JP6252786B2 - 過給機制御装置、制御システム、過給機、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、過給機制御装置、制御システム、過給機、制御方法及びプログラムに関する。

ターボチャージャなどの過給機を備えたエンジンを搭載した車両が存在する。ターボチャージャは、エンジンが排出した排気ガスを利用してタービンを回転させ、そのタービンと同軸上に接続された圧縮機を回転させることで圧縮空気を生成する。ターボチャージャは、その圧縮空気をエンジンに供給することで、エンジンの出力効率を高める。

ターボチャージャを備えたエンジンの場合、エンジン制御システムには、主にエンジンを制御するためのエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と、ターボチャージャを制御するためのターボＥＣＵが備えられていることがある。このエンジンＥＣＵとターボＥＣＵによる制御では、例えば、エンジンＥＣＵが過給圧指令をターボＥＣＵに与え、ターボＥＣＵがその過給圧となるようにターボチャージャの動作を制御するといった制御方式が採用される。この方式では、ターボＥＣＵは、例えば、フィードバック制御によって目標とする過給圧を達成する。
ターボＥＣＵにより過給機を制御することにより、エンジンＥＣＵの算出負荷が下がるだけでなく、過給機の状態監視による劣化・異常検知など過給機に特化した運用も可能となる。

なお、関連した技術として、特許文献１には、互いに独立したコンピュータを備えるエンジンＥＣＵとターボＥＣＵとからなるＥＣＵにおいて、ターボＥＣＵが、エンジンＥＣＵの故障時などにエンジンＥＣＵから独立して制御対象装置の制御を行う技術が記載されている。

特許第４４１５９１２号公報

ところで、ターボチャージャでは、排気タービンやターボベアリングが高温環境下で潤滑オイルや排ガスに含まれる油成分に曝されるため、油成分の固着やコーキングによって劣化が生じ、ターボチャージャの部品磨耗につながり、ターボチャージャ性能の低下およびエンジンの燃費性能の低下を招くことがある。
また、過給圧を調整するタービン弁やバイパス弁等のアクチュエータについても、バルブ本体の焼付き、バルブを作動させるアクチュエータの不良、さらにはアクチュエータを作動させるエア圧のコントロール不良などが原因で過給圧が上がりにくくなる場合もある。
これらの要因により、エンジンＥＣＵ所望の動作をターボＥＣＵにより制御できない状況が生じ、ターボチャージャの応答時間が遅れる可能性がある。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる過給機制御装置、制御システム、過給機、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、過給機に対する運転指令値を取得する運転指令値取得部と、前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出する応答時間算出部と、前記応答時間算出部が算出した応答時間と、前記応答時間算出部が算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定する制御値補正判断部と、前記制御値補正判断部が操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する制御補正量算出部と、を備える過給機制御装置である。

本発明の第２の態様における前記制御値補正判断部は、前記応答時間算出部が算出した応答時間と、前記過給機の使用年数に応じて変動させた前記所望の応答時間との乖離に基づいて、前記操作量を補正するか否かを判定する。

本発明の第３の態様における前記制御値補正判断部は、前記応答時間算出部が算出した応答時間と前記所望の応答時間との乖離時間を前記所望の応答時間で除算した値に基づいて、前記操作量を補正するか否かを判定する。

本発明の第４の態様における前記制御値補正判断部は、前記補正が実行された場合、当該補正の前後における前記応答時間算出部が算出した応答時間を比較して当該補正を取り消すか否かを判定し、前記制御補正量算出部は、前記制御値補正判断部が前記補正を取り消すと判定した場合、前記補正に係る補正量を取り消す。

本発明の第５の態様は、第１の態様から第３の態様の何れかに記載の過給機制御装置と、前記過給機の運転状態を取得し、当該運転状態が運転指令値に達するまでの応答時間を算出し、その応答時間が許容範囲内でない場合、前記補正を取り消すことを示す信号を前記過給機制御装置に送信する応答時間判定部、を備えたエンジン制御装置と、を備え、前記過給機制御装置では、前記補正が実行された後に、前記制御値補正判断部が前記補正を取り消すことを示す信号を取得した場合、前記制御補正量算出部は、前記補正に係る補正量を取り消す、制御システムである。

本発明の第６の態様は、上述の過給機制御装置を備えた、過給機である。

本発明の第７の態様は、過給機に対する運転指令値を取得し、前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出し、算出した前記応答時間と、算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定し、操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する制御方法である。

本発明の第８の態様は、過給機制御装置が備えるコンピュータを、過給機に対する運転指令値を取得する手段、前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出する手段、算出した前記応答時間と、算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定する手段、操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する手段、として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、ターボチャージャの応答性能を向上させることができる。

本発明に係る第一実施形態における制御システムのブロック図の一例である。 本発明に係る第一実施形態における過給圧指令値の変動量と所望の応答時間との対応テーブルの一例を示す図である。 本発明に係る第一実施形態における応答時間の乖離時間に対する制御ゲイン補正量を規定したテーブルの一例を示す図である。 本発明に係る第一実施形態における制御ゲインの補正処理のフローチャートの一例である。 本発明に係る第二実施形態における制御システムのブロック図の一例である。 本発明に係る第二実施形態における制御ゲインの補正取り消し処理のフローチャートの一例である。 本発明に係る第三実施形態における制御ゲインの補正取り消し処理のフローチャートの一例である。 従来の制御による過給圧指令値に対する過給圧の応答時間の乖離を説明する図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による制御システムを図１〜図４、図８を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第一実施形態における制御システムのブロック図の一例である。
符号１は、本実施形態における制御システムを示している。本実施形態の制御システム１は、車両などのターボチャージャを搭載したエンジン（以下、ターボエンジンという）を制御するシステムである。ターボチャージャは、エンジンが排出した排気ガスを利用してタービンを回転させ、そのタービンと同軸上に接続された圧縮機を回転させて生成した圧縮空気をエンジンに供給する過給機の一種である。制御システム１は、主にエンジンを制御するエンジンＥＣＵ１０とターボチャージャを制御するターボＥＣＵ２０を含んで構成される。エンジンＥＣＵ１０は、エンジンの出力制御を行うにあたり、ターボＥＣＵ２０にターボチャージャの過給圧指令値を出力する。過給圧とは、ターボチャージャがエンジンに送り込む圧縮空気の圧力である。
ターボＥＣＵ２０は、ターボチャージャのタービン入口に設けられたタービン弁の弁開度を調節し、過給圧が指令値となるように制御する。

図１で示すようにエンジンＥＣＵ１０は、過給圧指令値算出部１１と、ユーザ操作受付部１２と、記憶部１３と、通信部１４とを少なくとも備えている。
過給圧指令値算出部１１は、ターボチャージャの過給圧指令値を算出する。
ユーザ操作受付部１２は、ユーザからの運転操作などを受け付ける。
記憶部１３は、エンジンの制御に必要なパラメータ等の各種情報を記憶する。また、記憶部１３は、過給圧指令値などターボＥＣＵ２０の制御に必要な情報を記憶する。
通信部１４は、ターボＥＣＵ２０とＣＡＮ（Controller Area Network）などのプロトコルで通信を行う。例えば、通信部１４は、過給圧指令値をターボＥＣＵ２０へ送信する。
エンジンＥＣＵ１０は、この他にも点火機構や燃料系統など様々な機構を制御する機能を有しているが、本明細書では記載を省略する。

図１で示すようにターボＥＣＵ２０は、過給圧指令値取得部２１と、過給圧制御部２２と、応答時間算出部２３と、運転履歴記録部２４と、制御値補正判断部２５と、制御補正量算出部２６と、制御補正部２７と、記憶部２８と、通信部２９、センサ信号取得部３０とを少なくとも備えている。
過給圧指令値取得部２１は、エンジンＥＣＵ１０からターボチャージャに対する過給圧指令値を取得する。
過給圧制御部２２は、過給圧指令値取得部２１が取得した過給圧指令値に基づいてターボチャージャの過給圧を制御する。例えば、過給圧制御部２２は、ターボチャージャに流入する排気ガスの量を調整するターボ弁の弁開度を算出し、算出した弁開度でターボ弁を調整することによって過給圧を制御する。また、過給圧制御部２２は、ＰＩＤ制御器を備えており、過給圧の制御には、過給圧指令値と後述するセンサ信号取得部３０が取得した過給圧の実測値とに基づく、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を行う。
応答時間算出部２３は、過給圧指令値を取得してから、過給圧制御部２２の制御によりターボチャージャの過給圧が過給圧指令値となるまでの時間を演算する。

運転履歴記録部２４は、応答時間算出部２３が演算した応答時間とエンジンＥＣＵ１０が所望する応答時間との乖離時間を計算し、計算した乖離時間を記憶部２８に記録する。
制御値補正判断部２５は、運転履歴記録部２４が記録した乖離時間に基づいて、過給圧制御部２２が弁開度の算出に用いる制御パラメータを補正するか否かを判定する。パラメータとは、例えばＰＩＤ制御の制御ゲインである。
制御補正量算出部２６は、制御値補正判断部２５が制御ゲインを補正すると判定した場合、その補正量（制御ゲイン補正量）を算出する。
制御補正部２７は、所定のタイミングで制御補正量算出部２６が算出した制御ゲイン補正量を加算した制御ゲインを過給圧制御部２２に出力する。

記憶部２８は、ターボチャージャの制御に用いる各種データを記憶する。例えば、記憶部２８は、過給圧指令値に対するターボ弁の弁開度を規定したテーブルや、制御ゲインなどを記憶する。また、記憶部２８は、運転履歴記録部２４が書き込んだ所望の応答時間と実際の応答時間との乖離時間を記憶する。
通信部２９は、エンジンＥＣＵとＣＡＮなどのプロトコルで通信を行う。例えば、通信部２９は、エンジンＥＣＵ１０から過給圧指令値を受信する。
センサ信号取得部３０は、ターボチャージャに設けられた各種センサから検出信号を取得する。例えば、センサ信号取得部３０は、過給圧を測定する圧力センサが検出した過給圧を取得する。
ターボＥＣＵ２０は、この他にもターボチャージャの様々な機構を制御する機能を有しているが、本明細書では記載を省略する。

図８は、従来の制御による過給圧指令値に対する過給圧の応答時間の乖離を説明する図である。
符号３１は、エンジンＥＣＵ１０がターボＥＣＵ２０に出力する過給圧指令値の挙動を示している。符号３２は、実際の過給圧の挙動の一例を示している。符号３２が示す過給圧の挙動は、符号３１が示す過給圧指令値に基づいてターボチャージャの過給圧が制御された結果である。符号３３は、過給圧指令値の変動量を示している。符号３４は、過給圧指令値の変動に対して、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時刻を示している。符号３５は、過給圧指令値が変動してから所望応答時刻（符号３４）までの時間である。この時間は、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時間である。これに対し、ターボチャージャの過給圧が実際に過給圧指令値に達するのは、符号３６が示す時刻であり、符号３７は、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時間と、実際の応答時間との乖離時間を示している。

図８が示すように、過給圧指令値が変動した場合に、実際の過給圧が過給圧指令に達する応答時刻は、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時刻から遅れる場合がある。その乖離時間は、個体差や経年劣化などにより異なる。そこで、本実施形態では、ターボＥＣＵ２０が、ターボチャージャの応答性を監視し、制御パラメータを補正することで、この遅れを防止する。

図２は、本発明に係る第一実施形態における過給圧指令値の変動量と所望の応答時間との対応テーブルの一例を示す図である。
図２（ａ）のテーブルには、過給圧指令値の変動量に対するエンジンＥＣＵ１０の所望応答時間が規定されている。このテーブルには、エンジンとターボチャージャの設計仕様決定時に、実機を用いた試験やシミュレーションにより決定された値が設定されている。このテーブルは、ターボＥＣＵ２０の記憶部２８に記憶されており、ターボＥＣＵ２０は、このテーブルを用いて、エンジンＥＣＵ１０の所望応答時間を取得し、実際の応答時間が、所望応答時間より遅れているかどうかを判断する。そして、エンジンＥＣＵ２０は、この遅れを補償するよう、実際の応答時間と所望応答時間との乖離時間に応じて過給圧制御の制御パラメータを変更する。
図２（ｂ）のテーブルには、過給圧指令値の変動量に対する所望応答時間が、過給圧指令値の変動時間の長さごとに格納されている。過給圧指令値が同じ変動量「Ｘ」だけ変化する場合でも、メインＥＣＵ１０の所望応答時間は、その変動に要する時間に応じて異なる。過給圧指令値が緩やかに変化した場合、所望応答時間には長い時間が設定されている（線Ａ）。過給圧指令値が急激に変化する場合、所望応答時間には短い時間が設定される（線Ｄ）。過給圧指令値の変化が緩やかでも急激でもなければ、所望応答時間には中間的な値が設定される（線Ｂ、Ｃ）。

図３は、本発明に係る第一実施形態における応答時間の乖離時間に対する制御ゲイン補正量を規定したテーブルの一例を示す図である。
図３（ａ）〜（ｃ）は、乖離時間に応じた過給圧制御の制御ゲイン補正量を規定したテーブルの一例を示している。ターボＥＣＵ２０の制御補正量算出部２６は、メインＥＣＵ１０の応答時間と実際の応答時間との乖離時間に基づいて、図３（ａ）〜（ｃ）のテーブルからそれぞれ制御ゲイン補正量を算出する。この制御ゲイン補正量は、応答時間の遅れを補償するための補正量である。エンジンＥＣＵ２０の制御補正部２７は、制御ゲイン補正量に基づいて制御補正量を算出し、算出した制御補正量を加算した弁開度を用いて、ターボ弁の弁開度を調整し、ターボチャージャの過給圧を制御する。制御ゲイン補正量が、図３（ａ）〜（ｃ）の３種類あるのは、制御補正量が、例えば３つの項からなる計算式によって算出され、それぞれの項についての制御ゲインを補正することを示している。３つの項の制御ゲインのそれぞれは、例えば、ＰＩＤ制御における比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。図３（ａ）〜（ｃ）のテーブルには、予めシミュレーションや実機での検証により求められた、所望の応答時間と実際の応答時間との乖離時間を補償するような制御ゲイン補正量が規定されている。これらの制御ゲイン補正量に基づいて、制御補正量を算出することで、ターボチャージャの応答遅れを防止することができる。

図４は、本発明に係る第一実施形態における制御ゲインの補正処理のフローチャートの一例である。
まず、ユーザの運転操作（例えば、アクセルの踏込）に基づいて、エンジンＥＣＵ１０の過給圧指令値算出部１１が、過給圧指令値を算出する。例えば、記憶部１３に、エンジン回転数と過給圧指令値とを対応付けたテーブルなどが格納されており、過給圧指令値算出部１１は、このテーブルに基づいて過給圧指令値を算出する。次に過給圧指令値算出部１１は、通信部１４を介して、ターボＥＣＵ２０に過給圧指令値を送信する。ターボＥＣＵ２０では、過給圧指令値取得部２１が、通信部２９を介して過給圧指令値を取得する（ステップＳ１１）。過給圧指令値取得部２１は、取得した過給圧指令値を過給圧制御部２２に出力する。また、過給圧指令値取得部２１は、取得した過給圧指令値と取得時刻とを対応付けて記憶部２８に書き込む。次に、過給圧制御部２２は、過給圧指令値に基づいてターボ弁の弁開度を算出する。例えば、記憶部２８には、過給圧指令値と弁開度とを対応付けたテーブルなどが格納されており、過給圧制御部２２は、このテーブルに基づいて、過給圧指令値に対応した弁開度を算出する。また、センサ信号取得部３０は、過給圧を測定するセンサから実際の過給圧の測定値を取得して、過給圧の測定値を過給圧制御部２２と応答時間算出部２３とに出力する。過給圧制御部２２は、センサ信号取得部３０から取得した過給圧の測定値と、エンジンＥＣＵ１０から取得した過給圧指令値との偏差を算出し、ＰＩＤ等のフィードバック制御を行い、弁開度の補正量（制御補正量）を算出する。過給圧制御部２２は、過給圧指令値に対応した弁開度と弁開度の補正量を加算して、加算した弁開度指令値をターボ弁のアクチュエータに出力する。これにより、過給圧制御部２２は、エンジンからターボチャージャに流入する排気ガスの流量を制御し、ターボチャージャの過給圧を制御する（ステップＳ１２）。

一方、応答時間算出部２３は、ステップＳ１１〜Ｓ１２と並行して、過給圧指令値の変動量と過給圧指令値の変動時間とを算出する。過給圧指令値の変動時間とは、過給圧指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間である。応答時間算出部２３は、ある時刻Ａに取得した過給圧指令値ＸＡと、過給圧指令値の変化終了時刻（時刻Ｂ）に取得した過給圧指令値ＸＢとの差分を計算し、その差分が所定の値以上であれば過給圧指令値に変化があったと判断する。そして、時刻Ａから時刻Ｂまでの時間（過給圧指令値の変動時間）と過給圧指令値ＸＡとＸＢの差分（過給圧指令値の変動量）を用いて図２で例示したテーブルから所望応答時間を算出する（ステップＳ１３）。なお、過給圧指令値の変動時間は、図２の線Ａ〜Ｄを選択するために用いる。また、例えば、図２で例示するテーブルに、算出した過給圧指令値の変動時間に対応するデータが格納されていないような場合などは、応答時間算出部２３は、補間計算によって所望応答時間を算出する。

次に、応答時間算出部２３は、センサ信号取得部３０から取得した過給圧の測定値を監視し、過給圧の測定値が過給圧指令値に達した時刻（時刻Ｃ）を得る。そして、応答時間算出部２３は、時刻Ａから時刻Ｃまでの時間（実際の応答時間）を演算する（ステップＳ１４）。そして、応答時間算出部２３は、実際の応答時間と所望の応答時間との乖離を算出する（ステップＳ１５）。次に、応答時間算出部２３は、算出した乖離時間を運転履歴記録部２４に出力し、運転履歴記録部２４は、乖離時間を実際の応答時刻と対応付けて記憶部２８に書き込む。
このように、運転履歴記録部２４は、過給圧指令値が変動する度に、応答時間算出部２３が算出した乖離時間を記憶部２８に書き込む。そして、運転履歴記録部２４は、乖離時間を所定回数分記録すると、それらの乖離時間の平均値を算出する（ステップＳ１６）。なお、過給圧指令値の変動量が小さい場合、乖離時間も小さくなり、過給圧指令値の変動量が大きい場合は、乖離時間も大きくなる傾向がある。従って、複数の乖離時間の平均値を算出する場合には、それぞれの乖離時間を所望の応答時間で除算した値の平均を算出するなどしてもよい。運転履歴記録部２４は、乖離時間の平均を算出すると、算出した平均値を制御値補正判断部２５に出力する。

次に、制御値補正判断部２５が、乖離時間の平均値と所定の閾値とを比較する（ステップＳ１７）。この閾値は、予め記憶部２８に書き込まれているものとする。乖離時間の平均値が閾値よりも小さい場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、本処理フローを終了する。また、乖離時間の平均値が閾値以上の場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、制御値補正判断部２５は、応答時間の改善が必要と判断し、乖離時間の平均値を制御補正量算出部２６に出力する。次に制御補正量算出部２６は、図３で例示したテーブルを参照して、乖離時間の平均値に対応する制御ゲイン補正量を算出する（ステップＳ１９）。図３の例であれば、制御補正量算出部２６は、３つの補正量を算出する。制御補正量算出部２６は、算出した制御ゲイン補正量を制御補正部２７へ出力する。

次に、制御補正部２７は、所定のタイミングで、取得した制御ゲイン補正量を過給圧制御部２２が弁開度を算出するときに用いる計算式の制御ゲインに加算し、制御ゲインを補正する（ステップＳ２０）。所定のタイミングとは、自動で制御ゲイン補正量を適用する場合には、例えば、エンジンの停止後である。あるいは、手動で制御ゲイン補正量を適用する場合には、ユーザ（運転者）が制御ゲインの補正を承認する操作を行った場合などである。なお、自動で補正量を適用する場合であっても、制御ゲイン補正量の自動適用は、ユーザの自動的に補正量を定期要することを承認する操作に基づいて設定される。ユーザの承認を必要とするのは、ユーザが知らないうちに運転感覚が変化すると危険だからである。自動適用の場合、エンジンＥＣＵ１０がエンジンの停止を検出すると、エンジンＥＣＵ１０が補正許可指令信号をターボＥＣＵ２０へ送信する。ユーザが制御ゲインの補正を許可した場合、ユーザ操作受付部１２が、ユーザによる補正承認の指示操作を受け付けて、通信部１４を介して、補正許可指令信号を、ターボＥＣＵ２０へ送信する。ターボＥＣＵ２０では、通信部２９を介して、制御値補正判断部２５が補正許可指令信号を取得する。制御値補正判断部２５は、補正許可指令信号を制御補正部２７に出力する。補正許可指令信号を取得すると、制御補正部２７は、制御ゲインを補正する。制御補正部２７が制御ゲインを補正した後は、過給圧制御部２２が補正後の制御ゲインを用いて過給圧の制御を行う。これにより、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時間内に、ターボチャージャの過給圧を過給圧指令通りに制御することが可能になる。

本実施形態によれば、ターボＥＣＵ２０が制御ゲインを補正することにより、エンジンＥＣＵ１０が所望する応答時間内にターボチャージャの過給圧を制御することが可能となる。また、制御ゲインを可変に設定できるため，柔軟な運用が可能となる。例えば，使用年数に応じて所望の過給圧応答時間（図２）を変動させることで，経年劣化による故障の抑制も可能となる。これにより、ターボチャージャを制御するターボＥＣＵをより有効に活用し、ターボチャージャの応答性の向上を図ることができる。

また、上記の例では、タービン弁の弁開度を制御する例を用いて説明したが、例えば、ターボチャージャの構成に応じて、例えば、バイパス弁によってタービンへの排気ガスの流入量を調整する構成の場合、本実施形態をバイパス弁の弁開度の制御に適用してもよい。あるいは、電動式ターボチャージャの場合、本実施形態をモータ装置のモータトルク制御に適用するようにしてもよい。

＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による制御システムを図５〜６を参照して説明する。
図５は、本発明に係る第二実施形態における制御システムのブロック図の一例である。
第一実施形態は、ターボＥＣＵ２０が、ターボチャージャの応答性を監視し、制御パラメータ（制御ゲイン）を補正する。しかし、ターボＥＣＵ２０が異常なパラメータ補正をする可能性もあるため、この第二実施形態では、メインＥＣＵ１０は、過給圧指令等の動作要求に加え、ターボＥＣＵ２０の制御によって、過給圧の応答時間が所望の応答時間から逸脱することとなった場合に、エンジンＥＣＵ２０の制御ゲインの補正内容を元の値に戻す機能を有している。
本実施形態では、エンジンＥＣＵ１０は、第一実施形態の構成に加え、応答時間算出部１５と、応答時間判定部１６と、を備えている。
応答時間算出部１５は、過給圧指令値に対して実際の過給圧が過給圧指令値となるまでの時間（応答時間）を算出する。
応答時間判定部１６は、応答時間が許容範囲にあるか否かを判定する。そして、応答時間判定部１６は、応答時間が許容範囲に無い場合、通信部１４を介して、最後に行った補正を取り消すことを指示する補正取り消し信号をターボＥＣＵ２０に送信する。
一方、ターボＥＣＵ２０では、制御値補正判断部２５が、通信部２９を介して補正取り消し信号を取得し、最後に行なった補正を取り消すよう制御補正量算出部２６に指示する。制御補正量算出部２６は、最後に算出した制御ゲイン補正量を取り消す。なお、本実施形態では、制御補正量算出部２６は、算出した制御ゲイン補正量を、算出した順に記憶部２８に書き込んでおくものとする。

図６は、本発明に係る第二実施形態における制御ゲインの補正取り消し処理のフローチャートの一例である。
図６を用いて、本実施形態の補正取り消し処理について説明する。
前提として、制御補正部２７が制御ゲインを補正した後であって、ターボＥＣＵ２０は、補正が行われたことをエンジンＥＣＵ１０に通知しているものとする。
まず、エンジンＥＣＵ１０において、応答時間算出部１５が、過給圧指令値算出部１１が算出した過給圧指令値を取得し、過給圧指令値の変動を監視する。応答時間算出部１５は、それと並行して、エンジンに流入する空気の圧力を測定するセンサから、過給圧の測定値を取得し、実際の過給圧が過給圧指令値に達したか否かを監視する。過給圧の測定値が指令値に達すると、応答時間算出部１５は、過給圧が変動してから過給圧が過給圧指令値に達するまでの時間（応答時間）を算出する。応答時間算出部１５は、算出した応答時間を、応答時間判定部１６へ出力する。次に応答時間判定部１６は、応答時間が許容範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。許容範囲とは、例えば予め定められた応答時間の上限値と下限値であって、記憶部１３が記憶しているものとする。応答時間が許容範囲内である場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、本処理フローは終了する。許容範囲内ではない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、応答時間判定部１６は、補正取り消し信号を、通信部１４を介してターボＥＣＵ２０へ送信する。ターボＥＣＵ２０では、制御値補正判断部２５が、補正取り消し信号を、通信部２９を介して取得する（ステップＳ２３）。

次に、制御値補正判断部２５が、制御補正量算出部２６に補正の取り消しを指示する。制御補正量算出部２６は、最後に算出した制御ゲイン補正量を取り消す（ステップＳ２４）。具体的には、制御補正量算出部２６は、記憶部２８に最後に書き込んだ制御ゲイン補正量に対してその補正量が許容範囲を超えたものであることを示す印を付して記憶部２８に記憶させる。そして、最後から２番目に記録した制御ゲイン補正量（印を付した補正量の１つ前に算出した制御ゲイン補正量）を記憶部２８から読み出して、その制御ゲイン補正量を加算した制御ゲインを制御補正部２７に出力する。
次に、制御補正量算出部２６は、最後に制御ゲイン補正量を算出したときに用いた過給圧の変動量等のデータに基づいて再度補正量を計算し、新たな制御ゲイン補正量を決定する。このとき算出方法が同じであれば同じ補正量が導かれるので、乖離時間の算出方法を変更したり、図２で例示したテーブルから算出した所望の応答時間から所定時間を減じて応答時間の条件を厳しく設定するようにして再算出を行うようにする。また、制御補正量算出部２６は、再算出した補正量と印を付した補正量を比較して、その両者が同一又は同一とみなせる範囲の値であれば、再算出した補正量も適切ではないと判断してさらに再計算を行うようにしてもよい。制御補正量算出部２６は、再算出を行った補正量を新たな制御ゲイン補正量に決定する（ステップＳ２５）。制御補正量算出部２６は、決定した新たな制御ゲイン補正量を加算した制御ゲインを制御補正部２７に出力する。制御補正部２７は、第一の実施形態と同様に所定のタイミング（エンジン停止時やユーザが承認したときなど）で制御ゲインを更新し、新たな制御ゲインを用いて弁開度の制御を行う。新たな制御ゲイン補正量が決定した場合、例えば、エンジンＥＣＵ１０が、制御ゲイン更新の許可を促すようなメッセージを表示させてもよい。また、所定回数再計算を行っても新たな制御ゲイン補正量を算出できない場合は、エンジンＥＣＵ１０が、ユーザにエラーメッセージを表示するようにしてもよい。

本実施形態によれば、ターボＥＣＵ２０が異常な制御ゲイン補正をした場合でも、エンジンＥＣＵ１０が補正取り消し信号を送信することにより、元の制御ゲインに戻すことで、異常動作を回避することができる。

＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による制御システムを図７を参照して説明する。
第二実施形態では、エンジンＥＣＵ１０が、制御ゲイン補正の可否を判断していた。第三実施形態では、ターボＥＣＵ２０が、制御ゲイン補正の可否を判断する構成とする。これにより、エンジンＥＣＵ１０の計算負荷を低減することができる。
本実施形態では、制御値補正判断部２５が、応答時間を監視し、制御ゲイン補正量の変更後に応答時間が悪化した場合に、最後に行った制御ゲイン補正量を取り消す。

図７は、本発明に係る第三実施形態における制御ゲインの補正取り消し処理のフローチャートの一例である。
前提として、制御補正部２７が制御ゲインを補正した後であるとする。
まず、制御値補正判断部２５が、補正の前後での応答時間を比較し、制御ゲインの補正後に応答時間が悪化していないかどうかを判定する（ステップＳ３１）。具体的には、制御値補正判断部２５は、運転履歴記録部２４が書き込んだ補正の前後における所定回数ずつの乖離時間の履歴を記憶部２８から読み出して、補正前の乖離時間の平均値と補正後の乖離時間の平均値とを比較し、補正前に比べて補正後の乖離時間が増加していないかどうかを判定する。なお、乖離時間が過給圧指令値の変動幅が大きくなると長くなり、変動幅が小さいと短くなる影響を考慮して、１回あたりの乖離時間を所望の応答時間で除算して平均化し、平均化した乖離時間の平均値を用いて比較するようにしてもよい。補正の前後における乖離時間を比較して、補正前より補正後の方が乖離時間が小さくなっていれば、制御値補正判断部２５は、応答時間は悪化していないと判定し（ステップＳ３２；Ｎｏ）、本処理フローは終了する。

補正前より補正後の方が、乖離時間が大きくなっていれば、制御値補正判断部２５は、応答時間が悪化したと判定し（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、制御補正量算出部２６に補正の取り消しを指示する。制御補正量算出部２６は、制御ゲイン補正量を取り消す（ステップＳ３３）。具体的な処理方法は、第二実施形態のステップＳ２４と同様である。例えば、制御補正量算出部２６は、最後から２番目に記録した制御ゲイン補正量を記憶部２８から読み出して、その制御ゲイン補正量を加算した制御ゲインを制御補正部２７に出力する。また、制御補正量算出部２６は、最後に制御ゲイン補正量を算出した、過給圧の変動量等のデータに基づいて再度補正量を計算し、再算出した補正量と取り消した補正量を比較して、その両者が同一又は同一とみなせる範囲の値でなければ、再算出した補正量を新たな補正量に決定する（ステップＳ３４）。制御補正量算出部２６は、決定した新たな制御ゲイン補正量を加算した制御ゲインを制御補正部２７に出力する。なお、所定の回数、再算出を繰り返しても取り消した補正量と異なる新たな補正量を算出できない場合、制御補正量算出部２６は、通信部２９を介してエラー信号をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。エンジンＥＣＵ１０は、応答時間の補正処理が適切の行われないことを通知するメッセージをユーザに表示する。新たな補正量が決定した場合、制御補正部２７は、ユーザの許可指令操作等に基づいて所定のタイミングで制御ゲインを更新する。

本実施形態によれば、ターボＥＣＵ側で自装置の行った制御ゲイン補正の可否を判定し、制御ゲインの補正が適切ではなかった場合でも、元の制御ゲインに戻すことで、異常動作を回避することができる。

なお、上述したエンジンＥＣＵ１０及びターボＥＣＵ２０における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをエンジンＥＣＵ１０及びターボＥＣＵ２０のコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、エンジンＥＣＵ１０及びターボＥＣＵ２０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。過給圧指令値取得部２１は、運転指令値取得部の一例である。過給圧指令値は運転指令値の一例である。過給圧は、運転状態の一例である。ターボ弁は、制御手段の一例である。弁開度は、操作量の一例である。補正許可指令信号及び補正取り消し信号は、補正可否信号の一例である。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン制御装置の一例であり、ターボＥＣＵ２０は、過給機制御装置の一例である。

１・・・制御システム
１０・・・エンジンＥＣＵ
１１・・・過給圧指令値算出部
１２・・・ユーザ操作受付部
１３・・・記憶部
１４・・・通信部
１５・・・応答時間算出部
１６・・・応答時間判定部
２０・・・ターボＥＣＵ
２１・・・過給圧指令値取得部
２２・・・過給圧制御部
２３・・・応答時間算出部
２４・・・運転履歴記録部
２５・・・制御値補正判断部
２６・・・制御値補量算出部
２７・・・制御補正部
２８・・・記憶部
２９・・・通信部
３０・・・センサ信号取得部

Claims (8)

1. 過給機に対する運転指令値を取得する運転指令値取得部と、
   前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出する応答時間算出部と、
   前記応答時間算出部が算出した応答時間と、前記応答時間算出部が算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定する制御値補正判断部と、
   前記制御値補正判断部が操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する制御補正量算出部と、
   を備える過給機制御装置。
2. 前記制御値補正判断部は、前記応答時間算出部が算出した応答時間と、前記過給機の使用年数に応じて変動させた前記所望の応答時間との乖離に基づいて、前記操作量を補正するか否かを判定する、
   請求項１に記載の過給機制御装置。
3. 前記制御値補正判断部は、前記応答時間算出部が算出した応答時間と前記所望の応答時間との乖離時間を前記所望の応答時間で除算した値に基づいて、前記操作量を補正するか否かを判定する、
   請求項１または請求項２に記載の過給機制御装置。
4. 前記制御値補正判断部は、前記補正が実行された場合、当該補正の前後における前記応答時間算出部が算出した応答時間を比較して当該補正を取り消すか否かを判定し、
   前記制御補正量算出部は、前記制御値補正判断部が前記補正を取り消すと判定した場合、前記補正に係る補正量を取り消す
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の過給機制御装置。
5. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の過給機制御装置と、
   前記過給機の運転状態を取得し、当該運転状態が運転指令値に達するまでの応答時間を算出し、その応答時間が許容範囲内でない場合、前記補正を取り消すことを示す信号を前記過給機制御装置に送信する応答時間判定部、を備えたエンジン制御装置と、
   を備え、
   前記過給機制御装置では、
   前記補正が実行された後に、前記制御値補正判断部が前記補正を取り消すことを示す信号を取得した場合、前記制御補正量算出部は、前記補正に係る補正量を取り消す、
   制御システム。
6. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の過給機制御装置を備えた、過給機。
7. 過給機に対する運転指令値を取得し、
   前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出し、
   算出した前記応答時間と、算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定し、
   操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する
   制御方法。
8. 過給機制御装置が備えるコンピュータを、
   過給機に対する運転指令値を取得する手段、
   前記運転指令値の変化開始時刻から変化終了時刻までの時間を示す指令値の変動時間と、前記運転指令値の変化開始時刻から前記変化終了時刻における前記運転指令値が示す運転状態となるまでの応答時間を算出する手段、
   算出した前記応答時間と、算出した前記指令値の変動時間および前記変化開始時刻における前記運転指令値と前記変化終了時刻における前記運転指令値の差分に対応付けて予め定められた所望の応答時間との乖離に基づいて、前記過給機の運転状態を制御する制御手段の操作量を補正するか否かを判定する手段、
   操作量を補正すると判定した場合、前記操作量の補正量を算出する手段、
   として機能させるためのプログラム。

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